CN1174295A - 涡漩式制冷流体压缩机 - Google Patents
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Abstract
涡漩式制冷流体压缩机,包括一具有第一环形端板的固定涡旋件,第一螺旋型涡卷从该环形端板伸出,一具有第二环形端板的公转涡旋件,第二螺旋型涡卷从该环形端板伸出。单一的中心流体容器中的悬浮于制冷气体中的润滑油雾通过位于第二螺旋型涡卷和抗磨损板间的空隙、位于抗磨损板下且在公转涡旋件的第二环形端板上的细小网状通道和轴向孔进入凸台的内腔。
Description
本发明涉及一种涡漩式制冷流体压缩机，更确切地说是涉及一种用于润滑涡漩式制冷流体压缩机内部部件的润滑装置。
现有技术中已有涡漩式制冷流体压缩机。比如，日本实用新型申请第59-142490号给出一种涡漩式制冷流体压缩机，它将在下面参照图1讲述。在讲述中，图1的右侧指定为后端或向后端，图1的左侧指定为前端或向前端。
这种涡漩式制冷流体压缩机包含一压缩壳机壳体10。压缩机壳体10包括一前端打开、后端关闭的杯形外壳11。压缩机壳体10另外还包括一前端板12，它位于杯形外壳11的前端以包围杯形外壳11的内腔100。前端板12通过一些圆周放置的螺栓16固定在杯形外壳11上。前端板12和杯形外壳11的配合面通过O形环14密封，穿过杯形外壳11的圆周侧壁形成的入口部位41和出口部位51分别与吸入腔40和排出腔50相邻。
开口121穿过前端板12中心部位而形成。环状板件15通过一些圆周放置的螺栓(未显示)固定在前端板12的前端面上。一个套筒部分151从环状板件15的内圆面向前突出。套筒部分151的纵轴线与开口121的中心对准。驱动轴13穿过套筒部分151的中空区域，并穿过前端板12的开口121。轴承17圆周地放置在套筒部分151的前端内，可旋转地支撑着驱动轴13的前端。在它的另一端或内端，驱动轴13带有一盘形转子131，它随着驱动轴13旋转并与驱动轴13制成一体。转子131通过一个圆周放置的轴承18可旋转地支撑在开口121内。驱动杆132在盘形转子131的轴向内端面上偏离驱动轴纵轴线位置处向后突出。当驱动轴13旋转时，杆132绕着驱动轴13转动。旋转驱动轴13的动力是通过电磁线圈60从一外部动力源(未显示)传递到驱动轴13的，电磁线圈60通过一轴承19环绕在环状板件15的套筒部分151外。
固定涡旋件20设置在杯形外壳11的内腔100内，它通过一些螺栓固定在杯形外壳11的封闭的后部。固定涡旋件20包括一环形端板21和从环形端板21的前端面轴向伸出并与其制成一体的螺旋件或涡卷22。环形端板21将内腔100分成位于环形端板21前部的吸入腔40和位于环形端板21后部的排出腔50。
环形端板21包括一形成于环形表面的套筒部分200。密封圈201位于环形部分200内，用于密封环形端板21的外圆面和杯形外壳11的圆周侧壁115内表面间的区域，这种安排将排出腔50和吸入腔40有效地分开。一个孔或流出部位21a穿过环形端板21形成在中心部位，即，在螺旋件22的中心附近位置。孔21a将中心流体容器(pocket)400b(将在下面讲述)和排出腔50相连。
公转涡旋件30位于吸入腔40内，包括一环形端板31和从环形端板31的后端面伸出并与其制成一体的螺旋件或涡卷32。公转涡旋件30的螺旋件32与固定涡旋件20的螺旋件22以180°的角度偏移和一预定径向偏移相配合，在它们之间至少形成一对密封流体容器。
凹槽221大致上沿着整个长度形成于固定涡旋件20的螺旋件22的轴向端面上。密封件22a沿着整个长度镶嵌在凹槽221内。在压缩机工作时，凹槽221内的密封件22a与公转涡旋件30的环形端板31的后端面相接触，进行密封。相似地，凹槽321大致上沿着整个长度形成于公转涡旋件30的螺旋件32的轴向端面上。密封件31a沿着整个长度镶嵌在凹槽321内。在压缩机工作时，凹槽321内的密封件31a与固定涡旋件20的环形端板21的前端面相接触，进行密封。
一个防自转止推轴承机构70位于内腔100内，当驱动轴13旋转时，阻止公转涡旋件30自转。
公转涡旋件30另外还包括一环状凸台33，它从环形端板31向前的端面的中心部位与螺旋件32相反地轴向突出。衬套80位于轴承81内由凸台33形成的中空区域331内。公转涡旋件30通过凸台33和轴承81支撑在衬套80上，使衬套80可以相对于公转涡旋件30转动。轴向孔82在偏离衬套80纵轴线处形成于衬套80内。驱动杆132从盘状转子131的轴向内端面上向后伸出，可旋转地配合在轴向孔82内。这样，公转涡旋件30通过衬套80最终支撑在驱动杆132上。当驱动轴13旋转时，驱动杆132绕着驱动轴13的纵轴线旋转，衬套80既相对于它的纵轴线自转又绕着驱动轴13的纵轴线公转，使公转涡旋件30绕着驱动轴13的纵轴线公转。尽管衬套80可以在凸台33内旋转，但公转涡旋件30的自转被防自转装置70阻止了。
在工作中，驱动轴13的旋转引起了公转涡旋件30绕着驱动轴13的纵轴线的相应公转。在螺旋件22和32间形成的多处线接触朝螺旋件中心处移动。由螺旋件22和32间线接触形成的多对流体容器彼此跟随移向螺旋件22和32中心，并相应地减少容积。靠近螺旋件22和32中心处的一对流体容器400彼此交汇，形成一单一的中心流体容器400b。因此，通过入口部位41从外部制冷循环进入吸入腔的流体或制冷气体被带入外部流体容器400a，并向内朝着螺旋件22和32的单一的中心流体容器400b被压缩。单一的中心流体容器400b中的压缩流体通过通孔21a流出到流出腔50。压缩流体通过出口部分51又从流出腔50流到外部流体环路。
在前面所述的涡漩式制冷流体压缩机中，需要润滑衬套80和轴承81间的摩擦接触面及轴承81内部的摩擦接触面。相应于这种需要，一个单一的直通道34形成于公转涡旋件30内，作为润滑油供应通道。通道34的一端开口于公转涡旋件30的螺旋件32外部区域的外侧壁面上，与公转涡旋件30的环形端板31的后端面相邻。因此，在压缩机工作时，通道34形成了外部密封流体容器400a中的一个与凸台33的中空区域331间的流体流通。通过通道34，外部密封流体容器400a中的制冷气体和悬浮于制冷气体中的润滑油雾利用压缩机工作过程中形成的压力差进入凸台33的中空区域331。进入凸台33的中空区域331的润滑油流到衬套80和轴承81间形成的小空隙和轴承81内部。这样，润滑了润滑衬套80和轴承81间的摩擦接触面及轴承81内部的摩擦接触面。
但是，依据已有的实施例，通道34必须相对于公转涡旋件30的环形端板31的纵轴线倾斜。因此，当通道34穿过公转涡旋件30的环形端板31而形成时，需要复杂的制造过程。
图2和图3显示了依据现有技术另两种实施例的涡漩式制冷流体压缩机。在图2和图3中，同样的标记数字用来表示与图1中所示的压缩机相同的元件。因此，不再做讲述。另外，图2和图3的右侧指定为后端或向后端，图2和图3的左侧指定为前端或向前端。
参见图2，润滑油供给通道341形成于公转涡旋件30的环形端板31内。润滑油供给通道341包括一径向通道341a和第一、第二轴向通道341b、341c，这两个轴向通道与径向通道341a垂直地形成。径向通道341a的一端连接在第一轴向通道341b的一端，另一端开口于公转涡旋件30的环形端板31的外圆周面上。第一轴向通道341b的另一端开口于公转涡旋件30的环形端板31的前端面中心区域，位于凸台33内。第二轴向通道341c的一端开口于公转涡旋件30的环形端板31的后端面，与公转涡旋件30的螺旋件32的外部区域的外侧壁面相邻。另一端在一普通中间位置与径向通道341a相连。一个柱塞件341d塞入径向通道341a的另一端，该端开口于公转涡旋件30的环形端板31的外圆周面上。结果，在压缩机工作过程中，润滑油供给通道341连通外部密封流体容器400a之一与凸台33的中空区域331。
但是，在这种已有的实施例中，当制造润滑油供给通道341时，必须分别实现形成3个通道341a和341b、341c的过程和随之的柱塞件341d塞入径向通道341a的第2端的过程。这导致了润滑油供给通道341的复杂制造过程。
参见图3，一轴向润滑油供给通道342穿过公转涡旋件30的环形端板31的中间区域形成。轴向通道342的一端开口于公转涡旋件30的环形端板31的后端面的中心区域。另一端开口于公转涡旋件30的环形端板31的前端面的中心区域，位于凸台33内。结果，在压缩机工作过程中，该轴向通道342连通单一的中心流体容器400b与凸台33的中空区域331。
一节流管342a固定地设置在通道342内，以在压缩机工作时，当制冷气体从单一的中心流体容器400b进入凸台33的中空区域331时，起到节流作用。轴向通道342也可以形成为非常细小的孔，自身起到节流作用。
当图3所示压缩机工作时，单一的中心流体容器400b的中的制冷气体和悬浮于制冷气体中的润滑油雾利用两者间的制冷气体压力差，进入凸台33的中空区域331。当制冷气体通过轴向通道342从单一的中心流体容器400b进入凸台33的中空区域331时，制冷气体利用轴向通道342的节流作用，从高压气体变成低压气体。流入凸台33的中空区域331的润滑油流到形成于衬套80和轴承81间的小空隙及轴承81内部。这样，润滑了润滑衬套80和轴承81间的摩擦接触面及轴承81内部的摩擦接触面。
但是，在这种已有的实施例中，无论是使节流管342a固定地设置在通道342内还是将轴向通道342加工成穿过公转涡旋件30的环形端板31的非常细小的孔，都需要高水平的技术。
因此，本发明的一个目的是提供一个用于润滑公转涡旋件和驱动轴内端彼此相连接的工作区域的简单、容易制造的润滑装置。
依据本发明，一个涡漩式制冷流体压缩机包括一个壳体；带有第一环形端板的固定涡旋件，第一螺旋型涡卷从其上突出，固定地位于壳体内；带有第二环形端板的公转涡旋件，第二螺旋型涡卷从其上突出。
第一螺旋型涡卷和第二螺旋型涡卷以一角度和径向偏移量相互配合，产生一定量的线接触，形成至少一对密封流体容器。一个螺旋形状的抗磨损板放置在公转涡旋件的第二环形端板的第一轴向端面内，和公转涡旋件的第二螺旋件相接合。这样，防止了公转涡旋件的第二环形端板的第一轴向端面和同定涡旋件的第一螺旋型涡卷的轴向端面间的直接接触。
这种压缩机还包括一可旋转地由壳体支撑的驱动轴，压缩机另外还包括一将工作轴的内端可工作地联接到公转涡旋件上使公转涡旋件公转而改变至少一对流体容器的容积的联接机构。压缩机另外还包括防止公转涡旋件在公转过程中自转的防自转机构。
联接机构包括一从公转涡旋件的第二环形端板的第二轴向端面的中心部位与第一轴向端面相反地突出的环形凸台。联接机构还包括一与驱动轴内端相连的衬套，其可旋转地位于凸台内。
一具有第一端和与第一端相反的第二端的孔，穿过公转涡旋件的第二环形端板轴向的形成。孔的第一端开口于公转涡旋件的第二环形端板的位于环形凸台内的位置。孔的第二端开口于公转涡旋件的第二环形端板的第一轴向端面的中心区域。
通过下面联系附图讲述最佳实施例，可以理解本发明的其他目的、特征和优点。
图1是依据一已有实施例的涡漩式制冷流体压缩机的剖面图。
图2是依据另一已有实施例的涡漩式制冷流体压缩机的剖面图。
图3是依据再一已有实施例的涡漩式制冷流体压缩机的剖面图。
图4是依据本发明第一种实施例的涡漩式制冷流体压缩机的剖面图。
图5是沿着图4中V-V线的公转涡旋件的剖面图。
图6是沿着图5中IV-IV线的放大剖面图。
图7是依据本发明第二种实施例的涡漩式制冷流体压缩机的剖面图。
图8是沿着图7中VIII-VIII线的放大剖面图。
图9是从本发明第二种实施例改进得到的涡漩式制冷流体压缩机的剖面图。
图10是依据本发明第三种实施例的涡漩式制冷流体压缩机的剖面图。
图11是沿着图10中XI-XI线的放大剖面图。
图12是从本发明第三种实施例改进得到的涡漩式制冷流体压缩机的剖面图。
图4显示了依据本发明第一种实施例的涡漩式制冷流体压缩机。在图4中，同样的标记数字用来表示与图1中所示的压缩机相同的元件。因此，不再做讲述。此外，图4的右侧指定为后端或向后端，图4的左侧指定为前端或向前端。这种指定仅仅是为了描述的方便，并不限制本发明的范围。
参见图4，同定涡旋件20和公转涡旋件30由铝合金制成，
公转涡旋件30的螺旋件32与固定涡旋件20的螺旋件22以180°的角度偏移和一预定径向偏移相配合，在它们之间至少形成一对密封流体容器400。公转涡旋件30的环形端板31的后端面通过一普通的切削加工得到，具有5到10μm的表面粗糙度Rz，所以在那里产生细小网状凹纹311(图6)。
如图5所示，一个螺旋形状的抗磨损板36放置在公转涡旋件30的环形端板31的后端面上，和公转涡旋件30的螺旋件32相接合。当抗磨损板36放置在公转涡旋件30的环形端板31的后端面上时，在公转涡旋件30的螺旋件32和抗磨损板36间沿着抗磨损板36的边形成一小空隙340a。细小网状凹纹311制在公转涡旋件30的环形端板31的后端面上，细小网状通道位于抗磨损板36下面。抗磨损板36由钢等制造，来预防公转涡旋件30的环形端板31和位于固定涡旋件20的螺旋件22的槽221内的密封件22a之间的直接摩擦接触。这样，密封件22a和环形端板31中之一或两者的不正常磨耗被减少或消除了。密封件22a由诸如聚四氟乙烯等抗磨损材料制造。在压缩机工作过程中，槽221内的密封件22a和抗磨损板36密封地接触。
类似地，参见图4，一个螺旋形状的抗磨损板26放置在固定涡旋件20的环形端板21的前端面上，和同定涡旋件20的螺旋件22相接合。这防止了固定涡旋件20的环形端板21和位于公转涡旋件30的螺旋件32的槽321内的密封件32a之间的直接摩擦接触。这样，密封件32a和环形端板21中之一或两者的不正常磨耗被减少或消除了。密封件32a由诸如聚四氟乙烯等抗磨损材料制造。在压缩机工作过程中，槽321内的密封32a和抗磨损板26密封地接触。
除图4外，再参见图6，一具有普通直径的环形孔35利用常规的镗削加工得到，它穿过公转涡旋件30的环形端板31的中心区域轴向形成。孔35的一端连接细小网状通道340b的中心区域，另一端连接环形凸台33的中空区域331。
在压缩机工作过程中，单一的中心流体容器400b中的部分制冷气体利用与中空区域331的压力差进入凸台33的中空区域331。这些制冷气体流经形成于公转涡旋件30的螺旋件32和抗磨损板36间的小空隙340a的内端部位、位于抗磨损板36下面的细小网状通道340b的中心区域及孔35。因此，小空隙340a的内端部位、细小网状通道340b的中心区域及孔35形成了通道340，它连接单一的中心流体容器400b和凸台33的中空区域331。
当单一的中心流体容器400b中的部分压缩制冷气体通过通道340进入凸台33的中空区域331时，单一的中心流体容器400b中的制冷气体和悬浮于压缩制冷气体中的润滑油雾进入凸台33的中空区域331。相应地，通道340作为润滑油供给通道。进入凸台33的中空区域331的润滑油也流经衬套80和轴承81间的小空隙及轴承81的内部。这样，有效地润滑了衬套80和轴承81间的摩擦接触面及轴承81内部的摩擦接触面。
如上所述，依据本发明第一种实施例，既不需要复杂的制造过程，也不需要高水平的制造摩擦通道340的技术。
此外，当单一的中心流体容器400b中的压缩制冷气体通过通道340进入凸台33的中空区域331时，这些压缩制冷气体在位于抗磨损板36下面的细小网状通道340b的中心区域被节流。结果，抑制了压缩制冷气体从单一的中心流体容器400b到凸台33的中空区域331的流动。因此，从单一的中心流体容器400b进入凸台33的中空区域331的压缩制冷气体的百分率是一可忽略的值，压缩机的任何容积效率的减少也可忽略不计。
参见图7和图8，显示了依据本发明第二种实施例的涡漩式制冷流体压缩机的有关部分，一个单一的直槽351通过切削等加工工艺形成于公转涡旋件30的环形端板31的后端面的中心区域。槽351的一端连接孔35的一端，另一端连接形成于公转涡旋件30的螺旋件32和抗磨损板36间的小空隙340a的内端部。
依据这一实施例，流过细小网状通道340b的中心区域的部分润滑油聚集在单一的直槽351内，从而被引导至孔35的一端。因此，润滑油可以更有效地从单一的中心流体容器400b进入凸台33的中空区域331。而且，润滑油从单一的中心流体容器400b通过通道340进入凸台33的中空区域331的流动率可以通过改变槽351的宽度和深度来选择。并且，如图9所示，可以有多个这样的槽351。在图9中，两个直槽351形成在公转涡旋件30的环形端板31的后端面的中心区域。第二种实施例的的其他作用和工作模式与第一种实施例相似，不再做解释。
参见图10和图11，显示了依据本发明第三种实施例的涡漩式制冷流体压缩机的有关部分，一个半圆形切口部分36a通过冲压加工形成于抗磨损板36的内端部边缘。
依据这一实施例，位于抗磨损板36下面的细小网状通道340b的中心区域的节流作用的幅度可以通过改变半圆性切口部分36a的切口面积来调整。并且，可用至少一个圆形切口部分36b替代半圆形切口部分36a形成于抗磨损板36的内端部。第三种实施例的的其他作用和工作模式与第一种实施例相似，不再做解释。
已经联系最佳实施例讲述了本发明。这些实施例以例子的形式给出，但本发明不局限于此。应该理解到，在后面的权利要求所规定的范围内本领域的专业人员还可进行各种变化和改进。
Claims (11)
1.一个涡漩式制冷流体压缩机包括：
一个壳体；
一设置在壳体内的固定涡旋件，它有一第一环形端板，第一螺旋型涡卷从该环形端板伸出；
一个公转涡旋件，它有一第二环形端板，第二螺旋型涡卷从该环形端板伸出，第一螺旋型涡卷与第二螺旋型涡卷以一预定角度偏移和径向偏移相配合，在它们之间至少形成一对密封流体容器；
一个螺旋形状的板件，它放置在公转涡旋件的第二环形端板的第一轴向端面上，和公转涡旋件的第二螺旋件相接合，因此，防止了公转涡旋件的第二环形端板的第一轴向端面和固定涡旋件的第一螺旋型涡卷的轴向端面间的直接接触；
一个由壳体可旋转地支撑着的驱动轴；
一个防止公转涡旋件在公转过程中自转的防自转机构；
一将工作轴的内端可工作地联接到公转涡旋件上使公转涡旋件公转而改变至少一对密封流体容器的容积的联接机构；
该联接机构包括一从公转涡旋件的第二环形端板的第二轴向端面的中心部位与第一轴向端面相反地突出的环形凸台，及一与驱动轴内端相连的衬套，其可旋转地位于凸台内；
其特征在于，一具有第一端和与第一端相对的第二端的孔，它穿过公转涡旋件的第二环形端板轴向地形成，并且该孔的第一端开口于公转涡旋件的第二环形端板的位于环形凸台内的位置，第二端开口于公转涡旋件的第二环形端板的第一轴向端面的中心区域。
2.如权利要求1中所述的涡漩式制冷流体压缩机，其特征在于，至少一个槽形成于公转涡旋件的第二环形端板的第一轴向端面的中心区域，并且所述至少一个槽的第一端位于所述孔的第一端的圆周上，另一端位于公转涡旋件的第二螺旋型涡卷内端部的侧壁面上。
3.如权利要求1中所述的涡漩式制冷流体压缩机，其特征在于，一切口部分在与公转涡旋件的第二螺旋型涡卷内端部的侧壁面相邻的位置形成于所述板件的边缘上。
4.如权利要求3中所述的涡漩式制冷流体压缩机，其特征在于，所述切口部分为半圆形。
5.如权利要求1中所述的涡漩式制冷流体压缩机，其特征在于，至少一个孔在中心流体容器限定的区域内穿过所述板件形成。
6.如权利要求1中所述的涡漩式制冷流体压缩机，其特征在于，公转涡旋件的第二环形端板的第一轴向端面具有5到10μm的表面粗糙度Rz。
7.如权利要求6中所述的涡漩式制冷流体压缩机，其特征在于，细小网状通道形成于所述板件和所述第一轴向端面间。
8.如权利要求1中所述的涡漩式制冷流体压缩机，其特征在于，所述公转涡旋件用铝合金制成。
9.如权利要求8中所述的涡漩式制冷流体压缩机，其特征在于，一密封件位于固定涡旋件的第一螺旋型涡卷的所述轴向端面的一个槽内。
10.如权利要求9中所述的涡漩式制冷流体压缩机，其特征在于，所述密封件用聚四氟乙烯制造。
11.如权利要求10中所述的涡漩式制冷流体压缩机，其特征在于，所述板件用钢制造。
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